H2O2 處理對鹽脅迫下苜蓿種子萌發(fā)的影響

付 咪，何林衛(wèi)，李鮮花，李 強

(榆林學院 陜西省陜北礦區(qū)生態(tài)修復重點實驗室,榆林學院 生命科學學院，陜西 榆林 719000)

苜蓿(MedicagosativaLinn)，多年生草本植物，與三葉草外形相似，耐旱力強、耐冷熱，在改良土壤方面有很好的作用[1]。土地鹽漬化會造成苜蓿出苗不齊或者幼苗長勢較弱。我國鹽漬土面積范圍較廣，鹽脅迫會一定程度威脅到植物細胞的正常代謝過程[2]，對植物種子萌發(fā)有一定影響。

在鹽脅迫的影響下，植物的生長都會不同程度的受到限制，不同作物的耐鹽性有一定的差異，宋莉璐等[3]的研究表明隨著鹽濃度的提高對苜蓿脅迫力越強，其中，當鹽濃度達到1.8%時，是完全抑制苜蓿種子萌發(fā)的；韓冰等[4]研究表明，1.2%鹽濃度為黃瓜幼苗生長的極限鹽濃度。有研究發(fā)現(xiàn)一些外源物，如外源赤霉素(GA3)、外源褪黑素(MT)、外源水楊酸、外源一氧化氮等物質(zhì)對鹽脅迫均有一定的緩解作用。其中，李萍等[5]研究了外源GA3對鹽脅迫下鹽角草(Salicorniaeuropaea)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)了在一定濃度范圍內(nèi)，外源GA3能緩解鹽脅迫對鹽角草種子萌發(fā)及幼苗生長的抑制作用；倪知游等[6]研究了外源MT對獼猴桃(ActinidiaChinensis)幼苗鹽脅迫的緩解，發(fā)現(xiàn)了外源MT可有效緩解鹽脅迫對獼猴桃幼苗的傷害，以0.1μmol·L-1的MT溶液預處理效果最好；逯亞玲等[7]研究了外源水楊酸對鹽脅迫下紫花苜蓿(MedicagosativaL.)幼苗生長和生理特性的影響，發(fā)現(xiàn)了適宜濃度水楊酸可以改善不同濃度NaCl脅迫下紫花苜蓿的生長狀況,提高其耐鹽能力；谷文英等[8]研究了外源NO對鹽脅迫下菊苣(Cichoriumintybus)芽苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)了外源NO對鹽脅迫抑制菊苣芽苗生長有一定的緩解作用。近年來，外源H2O2在提高植物發(fā)芽率、發(fā)芽勢葉綠素含量等方面的研究也日益增多，H2O2作為植物體內(nèi)的一種活性氧，廣泛參與植物多種生命活動過程。H2O2對鹽脅迫下苜蓿種子萌發(fā)和幼苗生長方面還未曾有研究成果，霍平慧等[9]研究表明100mmol·L-1NaCl對苜蓿種子萌發(fā)和幼苗生長均有抑制作用。

試驗以敖漢(AH)、甘農(nóng)三號(GN3號)、勞勃(LB)三個品種苜蓿為研究對象，研究不同濃度H2O2浸種處理對100mmol·L-1NaCl模擬鹽脅迫下的苜蓿種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以篩選出H2O2浸種濃度，提高植物抗鹽能力，為苜蓿種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試種子為甘農(nóng)三號苜蓿種子(GN3號)、勞勃苜蓿種子(LB)、敖漢苜蓿種子(AH)。

1.2 試驗方法

萌發(fā)前先進行種子預處理，處理方法與孫耀中等[10]對小麥萌發(fā)期處理相似，先進行種子預處理，種子先用蒸餾水清洗干凈并浸泡1 h，再用0.1%的HgCl2溶液消毒5 min，沖洗三次后用濾紙吸干備用。準備直徑9 cm的培養(yǎng)皿清洗干凈且烘干后，在每個培養(yǎng)皿中鋪設兩層濾紙，各用5mL對應處理液潤濕，處理液如表1；每處理均放苜蓿種子50粒，3次重復；然后將處理好的種子放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，溫度25℃，光照10 h，黑暗14 h，每24 h觀察一次。有種子發(fā)芽時開始計數(shù)(芽長超過種子長度一半即為發(fā)芽標準)；10 d后統(tǒng)計計算苜蓿種子的發(fā)芽率(GR)、發(fā)芽勢(GE)。

表1 萌發(fā)期和苗期處理

1.3 測定項目及方法

發(fā)芽率(GR)=7 d內(nèi)種子發(fā)芽總數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢(GE)=3 d內(nèi)種子發(fā)芽總數(shù)/供試種子數(shù)×100%

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)分析處理和制圖均采用Microsoft Excel2010。

2 結(jié)果與分析

2.1 過氧化氫對鹽脅迫下苜蓿種子發(fā)芽率的影響

如圖1，與未經(jīng)鹽脅迫(CK1)相比，鹽脅迫(CK2)下，三個品種苜蓿種子的發(fā)芽率均顯著下降，AH、GN3號、LB三種苜蓿種子發(fā)芽率分別下降了12%、12%、14%；隨著H2O2濃度的升高，三個品種苜蓿種子的發(fā)芽勢均呈現(xiàn)出先增后減的趨勢。AH苜蓿發(fā)芽率在T2處理下達到最大值，為95%，顯著高于CK2，與CK2相比增長了13%。當H2O2濃度超過0.1%時，發(fā)芽率開始呈現(xiàn)出下降趨勢，在T5處理下AH種子發(fā)芽率最低，為34%，顯著低于CK2，相比CK2降低了48%；GN3號苜蓿發(fā)芽率在T2處理下達到最大值，為98%，顯著高于CK2，相比CK2增長了10%；當H2O2濃度超過0.5%時，發(fā)芽率開始呈現(xiàn)出下降趨勢，在T5處理下AH種子發(fā)芽率最低，為48%，顯著低于CK2，相比CK2降低了40%；LB苜蓿發(fā)芽率在T2處理下達到最大值，為90%，顯著高于CK2，相比CK2增長了14%；當H2O2濃度超過0.1%時，發(fā)芽率開始呈現(xiàn)出下降趨勢，在T5處理下AH種子發(fā)芽率最低，為40%，同比T4處理下降低了32%，顯著低于CK2，相比CK2降低了36%。

圖1 過氧化氫對鹽脅迫下苜蓿種子發(fā)芽率的影響

2.2 過氧化氫對鹽脅迫下苜蓿種子發(fā)芽勢的影響

圖2表示，與未經(jīng)鹽脅迫(CK1)相比，鹽脅迫(CK2)下，AH、GN3號、LB三種苜蓿種子發(fā)芽勢均明顯下降，顯著低于CK1，與CK1相比均下降了10%、10%、14%；與鹽脅迫(CK2)相比，各H2O2處理下三種苜蓿種子發(fā)芽勢存在明顯的差異，隨著H2O2濃度的升高，三個品種苜蓿種子的發(fā)芽勢均呈現(xiàn)出先增后減的趨勢。AH苜蓿發(fā)芽勢在T2處理下達到最高，為86%，顯著高于CK2，相比CK2增長了12%，用濃度超過0.1%H2O2處理時，發(fā)芽勢開始呈現(xiàn)出下降趨勢，在T5處理下發(fā)芽勢最低，低至14%，顯著低于CK2，相比CK2下降了60%；GN3號苜蓿發(fā)芽勢在T2處理下達到最高，為94%，顯著高于CK2，相比CK2增長了14%，當H2O2濃度超過0.5%時，發(fā)芽勢開始呈現(xiàn)出下降趨勢，在T5處理下發(fā)芽勢最低，為12%，顯著低于CK2，相比CK2下降了72%；LB苜蓿發(fā)芽勢在T2處理下達到最高，為72%，顯著高于CK2，相比CK2增長了16%，但是，當H2O2濃度超過0.05%時，發(fā)芽勢開始呈現(xiàn)出下降趨勢，在T5處理下發(fā)芽勢最低，低至20%，顯著低于CK2，相比CK2下降了36%。

圖2 過氧化氫對鹽脅迫下苜蓿種子發(fā)芽勢的影響

3 結(jié)論與討論

鹽脅迫下，三個品種苜蓿種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均降低，說明鹽脅迫對苜蓿的生命力和出苗速度均有不良影響。筆者研究表明，0.1%～0.5%的H2O2處理，會有效提高鹽脅迫下苜蓿種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，當H2O2濃度超過0.5%時，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢均會隨著H2O2濃度的升高而降低，說明適宜濃度的H2O2會緩解鹽脅迫下苜蓿種子的萌發(fā)，這與王艷玲等[11]對水稻(Oryza sativa ,Oryza glaberrima )的研究結(jié)果相似。在100mmol·L1-Nacl脅迫下，植物細胞內(nèi)自由基產(chǎn)生和清理的穩(wěn)定受到威脅，自由基過量會對使細胞膜過氧化，膜脂過氧化產(chǎn)物中就有MDA，其含量的高低可以作為考察細胞受脅迫嚴重程度的指標之一，它的主要傷害是導致膜脂過氧化，損傷生物膜結(jié)構(gòu)，主要是細胞質(zhì)膜，使得細胞膜結(jié)構(gòu)和功能上受到損傷，改變膜的通透性，從而影響一系列生理生化反應的正常進行。筆者研究表明，在濃度為0.1%的H2O2處理下，明顯降低苜蓿葉片中MDA的含量，降低細胞膜過氧化的程度，維護膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高苜蓿幼苗的耐鹽力，這與徐芬芬等[6]對水稻(Oryza sativa ,Oryza glaberrima )的研究結(jié)果相似。可見，對鹽脅迫下植物噴施適宜濃度的H2O2能夠促進植物種子萌發(fā)和幼苗生長，提高耐鹽力，提高了種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢。適宜的H2O2濃度，會有效緩解鹽脅迫下苜蓿種子的萌發(fā)，其中，濃度為0.1%的H2O2處理下，AH、GN三號、LB三個品種苜蓿發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最大，發(fā)芽率分別為90%、98%、95%，發(fā)芽勢分別為72%、94%、86%，當H2O2濃度超過0.5%時，三個品種苜蓿發(fā)芽率和發(fā)芽勢均低于鹽脅迫下。